机械设计基础自由度.ppt

工业设计机械基础 1机构的组成 2机构运动简图 3平面机构的自由度 第四章机构运动简图及平面机构自由度 1机构的组成 一 运动副 运动副 构件间直接接触的动联接 零件 平面低副 面接触 a 回转副 铰链 相对转动 b 移动副 相对移动 平面高副 点 线接触 空间运动副 球面副 螺旋副 二 运动链 运动链 两个以上构件通过运动副连接而构成的可动系统 闭式链 首尾两构件相互连接形成一个封闭的可动系统 开式链 首尾两构件不相互连接 形成一个非封闭的可动系统 三 机构 机构 在运动链中 将某一构件固定作为机架 机构运动简图 用简单线条 符号表达复杂机械中各构件的相互联系 运动特性 2机构运动简图 识别构件 确定构件间的相对运动关系 运动副 选择视图 定比例作图 对现有机器进行运动分析和受力分析 新机器的方案设计 方案比较及主要参数的确定 一 功用 二 作图方法 例1 偏心轮滑块机构 解 1 识别构件 1 机架2 偏心轮3 连杆4 滑块 2 确定运动关系 1 2 回转副O2 3 回转副A3 4 回转副B4 1 移动副 3 选视图 定比例 作图 例 凸轮机构 3 作图 例 颚式破碎机 3 作图 抽水机机构 冲孔机构 缝纫机下针机构 插齿机构 平面机构 机构中所有运动构件在同一平面或平行平面内运动 自由度 独立的自由运动 运动副对自由度的影响 一个作平面运动的自由构件有3个自由度 约束 对构件间相对运动的限制 3平面机构的自由度 一 机构具有确定运动的条件 引入一个回转副后 构件失去2个自由度 引入一个高副后 构件失去1个自由度 结论 平面机构中 每个低副约束2个自由度 每个高副约束1个自由度 引入一个移动副后 构件失去2个自由度 o x y o x y y o x 自由度计算公式及意义 设由N个构件组成的平面机构 活动构件数为n N 1 低副数为PL 高副数为PH 则机构的自由度F为 F 3n 2PL PH F 3 3 2 4 1 该机构有确定运动 F 3 4 2 5 2 该机构无确定运动 若4也为原动件 则有确定运动 F 3 2 2 3 0 该机构为桁架 无法运动 结论 平面机构要实现确定的运动 必须满足以下条件 1 F 02 原动件数目 F F 3 10 2 11 1 7 复合铰链 多个构件在同一轴线上用回转副相联 如图 三个构件组成的复合铰链构成了2个回转副 同理 m个构件组成的复合铰链 构成m 1个回转副 二 应注意的几个问题 局部自由度 F 3 3 2 3 1 2 滚子3的转动不会影响整个机构的运动 局部自由度 正确的计算方法 将滚子与从动件焊接在一起 如图 F 3 2 2 2 1 1 该机构是否有确定的相对运动呢 注意 局部自由度虽不影响整个机构的运动 但可将滑动摩擦 滚动摩擦 从而 磨损 常见的局部自由度 小滚子 虚约束 图示机构 F 3 4 2 6 0 构件3 重复约束 虚约束 F 3 3 2 4 1 F 0 机构无法运动 去掉虚约束 该机构是否有确定相对运动呢 注意 虚约束虽不影响整个机构的运动 但可改善受载状况 常见的虚约束 多以对称结构出现 例 解 机构中B C D E处均为复合铰链 每处有2个回转副 F 3 7 2 10 1 若lCE lDE lBC lBD lCF lDF 则F沿mm水平移动 圆盘锯机构 解 首先去掉虚约束 共有5个活动构件 7个低副 该机构有确定运动 F 3 5 2 7 1 该机构有确定运动 解 去掉机构中的虚约束 共有7个活动构件 10个低副 F 3 7 2 10 1 该机构有确定运动 解 去掉机构中的虚约束 将小滚子局部自由度焊接住 共有6个活动构件 8个低副 1个高副 三角形框架可视为1个构件 F 3 6 2 8 1 1 该机构有确定运动 局部自由度 复合铰链 虚约束 F 3 8 2 11 1 1 该机构具有确定的相对运动 六自由度工业机器人